碳纖維加固施工詳細講解

碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)包括(kuo)碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)布加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)和碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)板(ban)加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)兩(liang)種(zhong)。碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)材料(liao)用(yong)于(yu)(yu)混凝土結(jie)構(gou)(gou)加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)修(xiu)補(bu)的研究始于(yu)(yu)80年代美(mei)、日等發達國家。我國的這項技(ji)術(shu)(shu)起步很晚，但隨著我國經濟(ji)建(jian)設和交通事業的飛速發展(zhan)，現有(you)建(jian)筑中(zhong)有(you)相當(dang)一(yi)部(bu)分由(you)于(yu)(yu)當(dang)時(shi)設計荷(he)載標準低造成歷史遺留(liu)問(wen)題，一(yi)些建(jian)筑由(you)于(yu)(yu)使用(yong)功能的改變(bian)，難(nan)以滿(man)足當(dang)前(qian)規范使用(yong)的需(xu)求，亟需(xu)進(jin)行維(wei)(wei)(wei)修(xiu)、加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)。目前(qian)常用(yong)的加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)方法(fa)有(you)很多，如：加(jia)(jia)大截(jie)(jie)面(mian)(mian)法(fa)、外包鋼(gang)加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)法(fa)、粘(zhan)鋼(gang)加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)法(fa)、碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)法(fa)等。碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)修(xiu)補(bu)結(jie)構(gou)(gou)技(ji)術(shu)(shu)是繼(ji)加(jia)(jia)大混凝土截(jie)(jie)面(mian)(mian)、粘(zhan)鋼(gang)之(zhi)后的又一(yi)種(zhong)新型的結(jie)構(gou)(gou)加(jia)(jia)固(gu)(gu)(gu)技(ji)術(shu)(shu)。

技術標準

國內最(zui)早通過的規范(fan)(fan)是2003年《碳纖維片材加固混(hun)凝土(tu)結構技術規程》，其編號為CECS146：2003,已經(jing)被最(zui)新的國家標(biao)準規范(fan)(fan)2006《混(hun)凝土(tu)結構加固設計規范(fan)(fan)》代替,其編號為GB 50367-2006.

碳纖(xian)維(wei)加(jia)固最近的(de)國(guo)標是《結(jie)構加(jia)固修復用碳纖(xian)維(wei)片材》GB/T 21490-2008,08年10月(yue)1日起執行。

《工程結構加固材料安全性鑒(jian)定(ding)技(ji)術規范》

材料特點

碳纖維與傳統的(de)加(jia)大(da)混凝土截面(mian)或粘鋼(gang)混凝土補(bu)強相比(bi)，具有節(jie)省(sheng)空間(jian)，施(shi)工(gong)(gong)簡(jian)便，不需(xu)要現場固定設(she)施(shi)，施(shi)工(gong)(gong)質量易保證，基(ji)本不增(zeng)加(jia)結構尺寸(cun)及(ji)自重，耐(nai)腐蝕、耐(nai)久(jiu)性能好等特(te)點(dian)。另外，采(cai)用該工(gong)(gong)法，可大(da)大(da)提(ti)高建筑物的(de)使用壽(shou)命，降低加(jia)固成本。因此，碳素(su)纖維作(zuo)為劃時代(dai)的(de)補(bu)強材料，而備受青(qing)睞和關注(zhu)。

(1)抗拉(la)強度(du)高，是同等(deng)截面(mian)鋼材的7-10倍。

(2)重量輕，密度只有普通(tong)鋼材的(de)1/4。

(3)耐久性好，可阻(zu)抗化學(xue)腐蝕和惡劣環(huan)境、氣候變(bian)化的破壞。

(4)施工(gong)方便(bian)快捷、省力(li)節(jie)時、施工(gong)質(zhi)量易于(yu)保證。

(5)適(shi)用范(fan)圍廣，混(hun)凝(ning)土(tu)構(gou)件、鋼結(jie)構(gou)、木結(jie)構(gou)均可進行加(jia)固。可大幅度(du)提高構(gou)件的(de)承載能(neng)(neng)力、抗(kang)震性(xing)能(neng)(neng)和耐(nai)久性(xing)能(neng)(neng)。

適用范圍

碳纖維加(jia)固法可用于混凝土結構抗(kang)彎、抗(kang)剪加(jia)固，同時(shi)廣泛(fan)用于各類工業與民(min)用建筑物(wu)、構造物(wu)的(de)防震、防裂、防腐的(de)補(bu)強。

·混凝土(tu)結構物、橋梁及建(jian)筑物的梁、柱、面板(ban)加固。

·隧道(dao)、港灣設施、煙囪(cong)、倉庫(ku)、廠房的加固。

·受鹽害的混(hun)凝土、橋梁(liang)以及河川構造物的防護和加固(gu)。

工藝原理

將抗(kang)拉(la)強度極(ji)高的碳纖維用(yong)環(huan)(huan)氧(yang)樹脂預(yu)浸成(cheng)為復(fu)合增(zeng)強材料(liao)(單向連(lian)續纖維);用(yong)環(huan)(huan)氧(yang)樹脂粘(zhan)結劑沿受(shou)拉(la)方向或(huo)垂直(zhi)于裂縫方向粘(zhan)貼在要補(bu)強的結構上，形成(cheng)一個新的復(fu)合體，使增(zeng)強粘(zhan)貼材料(liao)與原有鋼筋混凝(ning)土(tu)共同受(shou)力增(zeng)大結構的抗(kang)裂或(huo)抗(kang)剪(jian)能(neng)力，提高結構的強度、剛度、抗(kang)裂性(xing)和延伸性(xing)。

工藝流程

工(gong)藝流程可以(yi)歸納(na)為：施工(gong)準備——砼(tong)表面(mian)處理——涂刷(shua)底膠(jiao)——構件表面(mian)殘缺(que)面(mian)修補——粘(zhan)貼碳纖維(wei)——表面(mian)養護——找平材料配(pei)置——底層或樹脂配(pei)制(zhi)——浸漬樹脂配(pei)制(zhi)

操作要點

1.混凝土表面處理

1)將混凝土構件表面的(de)殘缺、破損部分清(qing)除干凈。

2)對經過(guo)剔鑿、清理和露筋(jin)的構件殘缺(que)部分(fen)，進行修補、復原。

3 )裂(lie)縫修補：縫寬小于0.2mm的裂(lie)縫，用環氧(yang)樹脂進(jin)行表(biao)面涂(tu)刷密封(feng);大(da)于0.2mm的裂(lie)縫用環氧(yang)樹脂灌縫。

4 )打磨(mo)：將構(gou)件(jian)(jian)表面凸出部分(混凝土構(gou)件(jian)(jian)交接(jie)部位、模板的接(jie)槎等)打磨(mo)平整，修(xiu)復后的構(gou)件(jian)(jian)表面盡量平順(shun)。

5 )清洗打磨過的構件表面，并使其(qi)充(chong)分干燥。

2.缺陷(xian)部位(wei)涂刷(shua)底膠

將配好的(de)底膠(粘結(jie)劑)，用涂(tu)刷均勻于缺陷部位的(de)砼表面。

3.構件表面(mian)殘(can)缺面(mian)的修補

用環氧膩(ni)子對構(gou)件表面殘缺面的修補(bu)是(shi)十分重要(yao)(yao)的一(yi)步(bu)，要(yao)(yao)點如(ru)下(xia)：

1)膩子主劑(ji)、固化(hua)催進劑(ji)、固化(hua)劑(ji)按規定(ding)比(bi)例稱量(liang)準(zhun)確，裝入容器，用攪拌(ban)器攪拌(ban)均勻。

2)構件(jian)表面凹(ao)陷部位用環(huan)氧膩(ni)子(zi)填(tian)平(ping)，修復(fu)至表面平(ping)整。在殘(can)缺修補中(zhong)使用環(huan)氧膩(ni)子(zi)時，要在氣溫-5℃以上，相(xiang)對濕度小于85%的(de)條件(jian)下(xia)施(shi)工。膩(ni)子(zi)涂刮后，表面仍存在的(de)凹(ao)凸糙紋(wen)，應再用砂紙打磨平(ping)整。

4.涂刷底膠

將配好(hao)的底膠(粘結劑(ji))，用滾筒均勻涂刷(shua)于需要粘結的砼表(biao)面。

5.粘貼碳纖維

粘貼碳(tan)(tan)纖維(wei)材料(liao)(liao)之前，首先(xian)應確認粘貼表面干燥。氣(qi)溫在(zai)(zai)-10℃以上，相對濕度RH>85%時，如無有效(xiao)措施(shi)不(bu)得施(shi)工。為(wei)防止(zhi)碳(tan)(tan)纖維(wei)受損(sun)，在(zai)(zai)碳(tan)(tan)纖維(wei)材料(liao)(liao)運輸、儲存、裁(cai)切(qie)(qie)和粘貼過程中。應用鋼直尺(chi)與壁紙刀按(an)規定(ding)尺(chi)寸切(qie)(qie)斷碳(tan)(tan)纖維(wei)材料(liao)(liao)，每(mei)段長度一般以不(bu)超過6m為(wei)宜。為(wei)防止(zhi)材料(liao)(liao)在(zai)(zai)保管過程中損(sun)壞，材料(liao)(liao)的裁(cai)切(qie)(qie)數(shu)量應按(an)當天的用量裁(cai)切(qie)(qie)為(wei)準(zhun)。碳(tan)(tan)纖維(wei)縱向接(jie)頭必須搭(da)接(jie)500px以上。該(gai)部位應多(duo)涂樹脂，碳(tan)(tan)纖維(wei)橫向不(bu)需要搭(da)接(jie)。

其施工(gong)工(gong)藝要點(dian)如下：

1)粘貼樹脂的主劑、固化(hua)催促(cu)劑和固化(hua)劑應(ying)按規(gui)定的比例稱量(liang)準確，裝入容(rong)器(qi)，用(yong)攪拌器(qi)攪拌均勻。一次調和量(liang)應(ying)以在可使(shi)用(yong)時(shi)間內用(yong)完為準。

2)粘(zhan)貼時，在碳纖(xian)維(wei)和樹脂之間盡量不要有(you)空氣。可用羅拉(專用工具)沿(yan)著纖(xian)維(wei)方向在碳纖(xian)維(wei)材料(liao)上(shang)滾壓多次，使樹脂滲(shen)浸入碳纖(xian)維(wei)中。

6.養護

粘貼碳纖維(wei)材料后(hou)，需自然(ran)養(yang)護(hu)1-2小時達到(dao)初期固化(hua)，應保證固化(hua)期間不受外(wai)界干擾和碰撞。

7.涂裝

若加固(gu)(gu)(gu)補強構(gou)件需要防(fang)火時，可在樹(shu)脂(zhi)固(gu)(gu)(gu)化后涂刷(shua)耐火涂層(ceng)。涂裝應在樹(shu)脂(zhi)初期固(gu)(gu)(gu)化后進行，并應遵守所用涂料的相(xiang)關標(biao)準和施工(gong)規定。

備注：加固材料

符合國標GB50367-2006規(gui)定的(de)碳纖(xian)維(wei)加固材料有:

1),碳(tan)纖維單向織物布復(fu)合材,200克,300克,以及碳(tan)纖維條形板(ban)

2),S玻璃布,300克--450克

3),E玻璃纖(xian)維單(dan)向織物(布)300克(ke)--450克(ke)

4),改性環氧樹脂,用于粘接纖維布

5),碳纖維板(ban)，分1.2mm和1.4mm厚兩種。

機具設備

主要機(ji)具(ju)有砂輪切割機(ji)、角磨(mo)機(ji)、滾(gun)刷等，一般在2～4臺即可滿足工程要求(qiu)。

勞動組織

每(mei)100M2面積碳纖維加固安排(pai)4名(ming)技術工(gong)人(ren)、6名(ming)普工(gong)。

質量要求

1.所有(you)進(jin)場材料(liao)，包括(kuo)碳纖維材料(liao)和膠結材料(liao)，必須符合質(zhi)量標(biao)準，并具有(you)出廠產(chan)品(pin)合格證，符合工程加固補強(qiang)設計要求。

2.碳纖維(wei)材料(liao)在運輸、儲存(cun)中(zhong)不得受擠壓(ya)，以免碳纖維(wei)受損，也不得直接日曬(shai)和(he)雨淋(lin)，膠結材料(liao)應陰涼密閉儲存(cun)。

3.各工序(xu)(xu)的施工質量，由技術(shu)人員負責指導、監督，每一道工序(xu)(xu)完成后提請技術(shu)員檢(jian)查、認(ren)可后，才(cai)能進行下道工序(xu)(xu)。

4.涂底層涂料

涂(tu)料應(ying)涂(tu)刷均勻、不得漏涂(tu)，嚴(yan)禁在(zai)不適合氣溫(wen)條件下施工，添加溶劑稀釋后的涂(tu)料應(ying)在(zai)規定(ding)時間(jian)內(nei)用完(wan)。

溫度低(di)于7℃，相對濕(shi)度RH<85%，混凝土表面含(han)水率(lv)在8%以(yi)下，無(wu)結露現(xian)象(xiang)時(shi)，必須使用改(gai)性環氧樹脂。

5. 構件表面(mian)殘缺修補

構造物表面小孔、內角(jiao)必須用環(huan)氧膩(ni)(ni)子修補(bu)平(ping)(ping)整(zheng)，膩(ni)(ni)子涂刮(gua)后(hou)，表面仍存在的(de)不平(ping)(ping)糙紋，應再用砂(sha)紙磨平(ping)(ping)。

6. 粘貼碳纖維

①貼碳纖維材(cai)料時須符合下述條件：

a、碳纖維材(cai)料應按規(gui)定(ding)裁切。

b、氣溫、空(kong)氣濕度(du)、構件表面含(han)水率(lv)等符合(he)要求。

c、底層涂料(liao)及(ji)膩(ni)子達到指(zhi)觸干燥(樹(shu)脂表面達到固化硬結)。

d、粘結樹脂的類型與施工時的氣(qi)溫適合，主(zhu)劑(ji)(ji)和固(gu)化(hua)劑(ji)(ji)、固(gu)化(hua)促進劑(ji)(ji)應(ying)按規定的比例稱量準確，裝入容器，用(yong)攪拌器攪拌均勻，一(yi)次調和量應(ying)在(zai)規定時間內用(yong)完。

②碳纖(xian)維粘貼的(de)質(zhi)量檢(jian)驗標準：

a、下(xia)涂(tu)和上涂(tu)滲浸入碳纖維束良好。

b、碳(tan)纖維粘(zhan)結嚴(yan)實。

c、對(dui)于直(zhi)徑(jing)在(zai)10mm以(yi)(yi)上(shang)30mm以(yi)(yi)下的空鼓(gu)，每(mei)平方(fang)米少(shao)于10個(ge)可認(ren)(ren)為(wei)(wei)(wei)合格;若每(mei)平方(fang)米在(zai)10個(ge)以(yi)(yi)上(shang)，則認(ren)(ren)為(wei)(wei)(wei)不(bu)(bu)合格，需進行補修。對(dui)于直(zhi)徑(jing)在(zai)30mm以(yi)(yi)上(shang)的空鼓(gu)，只(zhi)要出現，即認(ren)(ren)為(wei)(wei)(wei)不(bu)(bu)合格，需進行補修。

d、順纖維方向(xiang)搭接長度不(bu)小于500px,各層(ceng)之間的搭接部位(wei)不(bu)得位(wei)于同一條(tiao)直線上，層(ceng)間必須(xu)錯開至少(shao)1250px。

e、碳纖(xian)維材料(liao)規格，粘貼位置、長度、寬度、纖(xian)維方向(xiang)、層數符(fu)合規定。

碳纖維加固混凝土裂縫技術

對(dui)于寬(kuan)度大于0.2mm的(de)獨(du)立貫通裂(lie)(lie)縫(feng)，采用壓力(li)(li)灌注結(jie)構膠的(de)方法進行補強(qiang)，同(tong)時(shi)沿受(shou)拉方向(xiang)或(huo)垂直于裂(lie)(lie)縫(feng)方向(xiang)粘貼碳(tan)纖(xian)(xian)維，在要補強(qiang)的(de)結(jie)構上，形(xing)成(cheng)一個新的(de)復合體，使增強(qiang)粘貼材料與原有鋼筋混(hun)凝(ning)土共同(tong)受(shou)力(li)(li)增大結(jie)構的(de)抗(kang)裂(lie)(lie)或(huo)抗(kang)剪能力(li)(li)，提(ti)高結(jie)構的(de)強(qiang)度、剛度、抗(kang)裂(lie)(lie)性(xing)和延伸性(xing)。　常(chang)用于根底(di)修補的(de)工字(zi)梁可以抵擋136~181kN的(de)拉力(li)(li)，避(bi)免(mian)墻體彎曲，而250px寬(kuan)的(de)碳(tan)纖(xian)(xian)維條(tiao)可接(jie)受(shou)8至(zhi)10倍這樣的(de)壓力(li)(li)，其厚度只(zhi)要3.2mm。

用碳纖維修補(bu)房屋裂縫有以下優(you)點(dian)

a、重量輕，厚(hou)度薄，基本不(bu)增加結(jie)構自(zi)重及截面尺寸。

b、適用面廣，靈活(huo)性強，可用于各種類型和形(xing)狀(zhuang)的結(jie)構構件(jian)加固(gu)。

c、施工方便快捷(jie)，不(bu)需(xu)要大型機具(ju)，沒(mei)有濕作(zuo)業，無需(xu)動火，無需(xu)其他固(gu)定(ding)措施，不(bu)受原結構形狀限制。

d、高耐(nai)久性，由于不(bu)會生(sheng)銹，非常適合在高酸、堿、鹽及大氣腐蝕壞境中使用。